INTRODUCCIÓN

La contaminación del aire es uno de los principales desafíos ambientales a nivel global, con efectos significativos sobre la salud pública, contribuyendo a la incidencia de enfermedades respiratorias, enfermedades cardiovasculares y al ambiente. La preocupación mundial por la contaminación del aire, se ha manifestado a través de estudios e investigaciones, en los que se determinan diferentes componentes de aerosoles atmosféricos en zonas urbanas^{1,2,3,4,5,6,7}. Aerosoles atmosféricos se refiere a un sistema de pequeñas partículas o gotas líquidas suspendidas en una fase gaseosa⁸. Además de O₂, N₂, gases nobles, vapor de agua, O₃, radicales y iones, la atmósfera troposférica contiene también aerosoles procedentes de emisiones naturales o antropogénicas (volcanes, polvo, incendios forestales)⁹. Las actividades humanas contribuyen a generar atmósferas contaminadas con compuestos tóxicos afectando la calidad de vida de los habitantes, la vegetación y el clima.

El término aerosoles atmosféricos es bastante amplio y complejo, es por ello que, autoridades americanas para temas de salud usan el término de partículas en suspensión o material particulado. En 1971 se establecieron las primeras normas nacionales de calidad del aire para las partículas totales en suspensión (PTS), las cuales tienen un diámetro menor a 100 micras. La investigación sobre los efectos en la salud se centró en las partículas suficientemente pequeñas como para ser inhaladas hacia los pulmones. En 1987, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA por sus siglas en inglés) centró su atención sobre el PM con un diámetro menos a 10 micras (PM₁₀). En 1997, después de evaluar cientos de estudios de salud y llevar a cabo un extenso proceso de revisión por pares, le EPA estableció nomas para el material particulado menor a 2,5 micras (PM_2,5)¹⁰.

El material particulado o (PM por sus siglas en inglés), está compuesto por partículas sólidas o liquidas suspendidas en el aire y es el término genérico para una amplia clase de sustancias químicas y físicamente diversas que existen como partículas discretas de diferentes tamaños. Las partículas pueden ser emitidas directamente o formarse en la atmósfera por transformaciones de emisiones gaseosas como óxidos de azufre (SO_X), óxidos de nitrógeno (NO_X) y compuestos orgánicos volátiles (COV). Las propiedades químicas y físicas del PM varían enormemente con el tiempo, la región, la meteorología y la categoría de fuente, complicando así la evaluación de los efectos sobre la salud y el bienestar. De acuerdo a su tamaño, pueden penetrar en diferentes regiones del tracto respiratorio humano. Las partículas torácicas, corresponden a las PM₁₀ y son las que viajan más allá de la laringe para alcanzar las vías respiratorias pulmonares y la región de intercambio de gases del pulmón y las PM_2.5 son las partículas respirables que pueden alcanzar los alvéolos pulmonares¹¹, entrar al torrente sanguíneo y provocar enfermedades cardiovasculares. Además, el material particulado, especialmente de origen antropogénico, puede afectar al sistema climático y al ciclo hidrológico de la Tierra al alterar las propiedades de radiación de la atmósfera, es decir la cantidad de energía solar que llega a la superficie terrestre y que es conocida como radiación de forzamiento directo (DFR por sus siglas en inglés). Gran parte de la DFR es producida por el carbono negro (BC), liberado por la combustión incompleta de combustibles fósiles y biomasa y, en menor medida, por los incendios naturales, siendo el mayor absorbente de la radiación solar visible¹². Observaciones por satélite, in situ y en tierra, concluyeron que la absorción solar global (es decir, el forzamiento radiativo directo, DRF) por el BC atmosférico es de hasta 0,9 W.m^-2 (vatios por metro cuadrado) sólo superado por el DRF del CO₂¹³. Esta capacidad de fuerte absorción de la luz visible sumado a su resistencia a la transformación química, le confiere, a esta fracción de material particulado carbonoso, relevancia en diversos campos de investigación relacionados con la calidad ambiental del aire, el cambio climático, la química del aire, la bioquímica y la paleoclimatología¹⁴.

Países de América como Canadá han establecido un valor de concentración deseable en el ambiente para el BC de 10 µg/m³ (como promedio en 24 horas), basado en la protección contra los efectos adversos para la salud y el ambiente¹⁵.

En el Perú, de acuerdo al protocolo nacional de monitoreo de la calidad ambiental del aire, se realizan tres tipos de monitoreo¹⁶ para la prevención/evaluación de riesgos en la salud ambiental, el cual viene siendo ejecutado por la Dirección de Salud Ambiental (DIGESA)¹⁷, monitoreo en áreas asociadas a actividades extractivas, productivas y de servicios; desarrollado por el Organismo de Evaluación y Fiscalización Ambiental (OEFA)¹⁸ y por último el monitoreo vinculado a planes de acción para la mejora de la calidad del aire, el cual es desarrollado por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI¹⁹ y gobiernos locales. Cabe precisar, que a la fecha no se viene realizando el monitoreo de concentraciones de BC, descrito como el segundo mayor factor del calentamiento que contribuye al cambio climático, siendo el principal componente del hollín²⁰. El problema de la contaminación, se acrecienta en lugares de alta densidad poblacional, como la ciudad de Lima, que concentra al 30.2% de la población del Perú y de ésta, el 83.1% reside en el área urbana²¹.

En este trabajo, queremos contribuir con información sobre la concentración de carbono negro obtenido en el muestreo realizado en la estación de monitoreo de calidad del aire Campo de Marte (CDM) del SENAMHI ubicado en el distrito de Jesús María, zona central y urbana de Lima Metropolitana. Consideramos que el estudio realizado dará lugar a que los tomadores de decisiones tomen acciones que permitan mitigar sus efectos a la salud de los habitantes y al cambio climático.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la tabla 1 se presenta el resultado del promedio de la concentración másica del PM_2,5, que corresponde a 21.8 µg/m³. Este valor supera el valor recomendado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) de 15 µg/m³ ²⁵, aunque se encuentra por debajo del estándar de calidad ambiental para aire (ECA) del Perú, de 50 µg/m³ ²⁶. En la tabla 2 se pueden ver los promedios mensuales de concentración másica. El mes de julio ha sido el de mejor calidad del aire, cumpliéndose con los lineamientos recomendados por la OMS, a diferencia del mes de abril donde los supera, en más del 50%. La figura 2 muestra que, en 03 días de los 75, (días 23, 25 y 30 de abril), se sobrepasó los ECA, indicando que han sido días de una calidad del aire no saludable. A partir de junio y hasta el término del muestreo, la concentración másica del PM_2,5 disminuyó; esto estaría influenciado por el evento de El Niño Costero, de categoría fuerte, el cual provocó anomalías positivas de la temperatura superficial del mar frente a las costas de Lima²⁷. De esta manera, la presencia de aguas anormalmente más calientes, puede cambiar notablemente la estructura térmica en la capa de inversión característica de Lima, debilitándola y favoreciendo condiciones atmosféricas inestables²⁸, lo cual favorece que los contaminantes del aire como el PM_2,5 puedan dispersarse. El valor de los lineamientos recomendados por la OMS en cuanto al PM_2,5 es el ideal. Sin embargo, también propone valores objetivo intermedios de 5 µg/m³, 10 µg/m³, 15 µg/m³, 25 µg/m³ hasta 35 µg/m³, como pasos graduales para una reducción progresiva de la contaminación para zonas donde la contaminación es elevada²⁵. Es importante considerar el tiempo de exposición a una calidad del aire insalubre, ya que según sea el tiempo de exposición corto o largo, serán los efectos sobre la salud. Por tiempos de exposición cortos, los efectos están relacionados a enfermedades respiratorias, como tos, carrasperas, infecciones respiratorias, e incluso cardiovasculares. Los efectos atribuidos a tiempos de exposición largo, podrían producir: incidencia y prevalencia de enfermedades respiratorias crónicas, cambios crónicos en las funciones fisiológicas, cáncer al pulmón, enfermedades cardiovasculares crónicas, entre las más graves²⁹.

Los datos obtenidos de PM_2,.5, indican un incremento respecto a estudios anteriores que reportaron un promedio de 16.0 µg/m³ entre 2014 y 2015⁵ y de 16.5 µg/m³ entre 2010 y 2016³⁰, esto sugiere un deterioro en la calidad del aire en el distrito Jesús María. Este incremento no debe pasar desapercibido y es preocupante, especialmente considerando que cada incremento de 10 µg/m³ en PM_2,5 se asocia con un aumento del 0.9% en la mortalidad por diversas causas y un 0.47% en mortalidad por enfermedades respiratorias³¹. La afectación se extiende a Lima Metropolitana, considerando que las partículas se dispersan en el ambiente por acción del aire y otros factores meteorológicos, como se demuestra entre países que comparten fronteras, como China y Corea, estimándose que el transporte a larga distancia de contaminantes atmosféricos procedentes de China, representa aproximadamente entre el 26 y el 30% del PM₁₀ anual en Corea del Sur³².

Figura 2 Concentraciones del PM_2.5 en la estación de monitoreo de calidad del aire CDM en Jesús María (14 de marzo - 29 de setiembre de 2023 

El resultado obtenido de la concentración promedio de carbono negro (BC) fue de 0.74 µg/m³, tabla 3. Al comparar este valor con el de otras áreas urbanas, se observa que se encuentra en un rango similar al de ciudades como Juriquilla en México (0.7 µg/m³), y Vitoria en Brasil (0.9 µg/m³) ³³.

Es importante destacar que, estudios han demostrado que concentraciones de BC superiores a 1.60 µg/m³ están asociadas con efectos adversos a la salud, como arritmias y enfermedades cardíacas (34). Aunque la concentración promedio en Jesús María fue 46% más baja, la vigilancia y el monitoreo continuo son fundamentales para garantizar la salud pública y prevenir los efectos del cambio climático. Asimismo, las concentraciones se encuentran por debajo del valor establecido por los Criterios de Calidad del aire de Ontario-Canadá, de 10 µg/m³ (como promedio de 24 horas).

En general, la mayor parte de valores de concentración de carbono negro están entre 0.5 y 1.0 µg/m³, con el mayor valor de 1.55 µg/m³, en el muestreo del 14 de marzo, tal como se muestra en la tabla 4.

En la Figura 3, se observa que los valores de BC fueron menores en el mes de julio, de igual manera que el PM_2,5, ratificándose una mejor calidad del aire. Considerando que el BC se deriva de la combustión incompleta de combustibles fósiles, como el petróleo, se puede inferir que el excesivo tráfico vehicular por el transporte de la zona, estaría contribuyendo a su presencia en la atmósfera, como se puede observar en la misma figura. Es preciso indicar que, los muestreos realizados en fin de semana (marcador rojo), dieron los valores más bajos en las concentraciones de carbón negro, a excepción del 23 de abril, 21 de mayo y 03 de setiembre.

Figura 3 Resultados del carbono negro (BC) obtenidos en la estación de monitoreo de calidad del aire CDM en Jesús María (marzo - septiembre 2023) 

La estadística descriptiva de las concentraciones del carbono negro proveniente de la quema de biomasa (BCQ), se muestra en la tabla 5, el promedio mensual durante la campaña de muestreo en la tabla 6 y en la figura 4 se detalla la concentración determinada del BCQ en cada día de muestreo.

La mayor concentración se ha producido en el mes de julio, seguido por junio y setiembre. La quema de biomasa incluye las quemas al aire libre de residuos sólidos y agrícolas, asi como incendios forestales. El BC emitido de BCQ contine mucho más carbón orgánico que carbón negro.

Figura 4 Concentraciones del BCQ obtenidos en la estación de monitoreo de calidad del aire CDM en Jesús María (marzo - setiembre 2023) 

Las fuentes de emisiones de BC varían según la zona en función del estilo de vida y los tipos de combustible utilizados. A escala mundial, las fuentes de combustión a pequeña escala representan el 65% de las emisiones totales, mientras que las actividades relacionadas con el transporte producen alrededor del 24% de las emisiones mundiales de BC ³⁵.

CONCLUSIONES

Setenta y cinco muestras de material particulado fueron evaluadas durante la campaña de muestreo realizada en la estación de monitoreo de calidad del aire CDM del SENAMHI en el distrito de Jesús María, zona urbana que conforma Lima Metropolitana. El resultado promedio de la concentración másica de PM_2,5 fue de 21.8 µg/m³ superando el valor recomendado por la OMS en la guía de calidad del aire 2021, de 15 µg/m³. El 21% de los resultados obtenidos durante el muestreo, cumplen con este límite recomendado, mientras que el 79% están por encima, mostrando una mala calidad del aire. Según los estándares de calidad ambiental del aire del Perú sólo el 4% de los resultados no cumplen con el valor recomendado por el Ministerio del Ambiente de 50 µg/m³, que demostraría buena calidad del aire durante los 6 meses que duró la evaluación.

Se ha detectado un promedio de 0.74 µg/m³ de carbón negro (BC) con un valor máximo de 1.55 µg/m³ y mínimo de 0.45 µg/m³. El 98% del BC proviene de la combustión incompleta de combustibles fósiles (combustión de gasolina, petróleo, fuentes industriales) y el 2% a la quema de biomasa (BCQ). Considerando el denso tráfico vehicular de la zona urbana evaluada, se puede atribuir a esta fuente como la causa de la presencia de BC en la atmósfera, el cual podría estar contribuyendo al cambio climático y a posibles efectos negativos en la salud de la población.

Se realizarán evaluaciones posteriores utilizando modelos de dispersión de los contaminantes, con la finalidad de predecir cómo éstos se propagan y su distribución en el medio ambiente